太陽(yáng)電池工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏打效應。所謂光生伏打效應就是當物體受到光照時(shí)，物體內的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢和電流的一種效應。太陽(yáng)光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電場(chǎng)的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路后就形成電流。這就是光電效應太陽(yáng)電池的工作原理。

　　太陽(yáng)能作為一種新能源，它與常規能源相比有三大特點(diǎn)：

　　第一、它是人類(lèi)可以利用的最豐富的能源，足以供地球人類(lèi)使用幾十億年；

　　第二、地球上，無(wú)論何處都有太陽(yáng)能，可以就地開(kāi)發(fā)利用，不存在運輸問(wèn)題，尤其對交通不發(fā)達的農村、海島和邊遠地區更有利用價(jià)值；

　　第三、太陽(yáng)能是一種潔凈的能源。在開(kāi)發(fā)和利用時(shí)，不會(huì )發(fā)生廢渣、廢水、廢氣，也沒(méi)有噪音，更不會(huì )影響生態(tài)平衡，絕對不會(huì )造成污染與公害。

　　根據所用材料的不同，太陽(yáng)電池可分為：

　?。?）、硅太陽(yáng)電池；

　?。?）、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池；

　?。?）、有機化合物太陽(yáng)能電池；

　?。?）、敏化納米晶太陽(yáng)能電池；

　?。?）、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池。

1、硅太陽(yáng)電池

　　硅太陽(yáng)電池可分為單晶硅太陽(yáng)電池、多晶硅太陽(yáng)電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)電池。
　　單晶硅太陽(yáng)能電池，是以高純的單晶硅棒為原料的太陽(yáng)能電池，其轉換效率最高，技術(shù)也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的熱加工處理工藝基礎上。
　　多晶硅薄膜太陽(yáng)電池是將多晶硅薄膜生長(cháng)在低成本的襯底材料上，用相對薄的晶體硅層作為太陽(yáng)電池的激活層，不僅保持了晶體硅太陽(yáng)電池的高性能和穩定性，而且材料的用量大幅度下降，明顯地降低了電池成本。多晶硅薄膜太陽(yáng)電池的工作原理與其它太陽(yáng)電池一樣， 是基于太陽(yáng)光與半導體材料的作用而形成光伏效應。
　　非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池所采用的硅為a-Si。其基本結構不是pn結而是pin結。摻硼形成p區，摻磷形成n區，i為非雜質(zhì)或輕摻雜的本征層。

2、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池

　　多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池材料為無(wú)機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、碲化鎘及銅銦硒薄膜電池等。
　　硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會(huì )對環(huán)境造成嚴重的污染，因此，并不是晶體硅太陽(yáng)能電池最理想的替代產(chǎn)品。
　　砷化鎵III-V化合物電池的轉換效率可達28%，砷化鎵化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結電池。但是砷化鎵材料的價(jià)格不菲，因而在很大程度上限制了用砷化鎵電池的普及。
　　銅銦硒薄膜電池（簡(jiǎn)稱(chēng)CIS）適合光電轉換，不存在光致衰退效應的問(wèn)題，轉換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后發(fā)展太能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問(wèn)題是材料的來(lái)源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類(lèi)電池的發(fā)展又必然受到限制。

3、有機化合物太陽(yáng)能電池

　　有機太陽(yáng)能電池以有光敏性質(zhì)的有機物作為半導體材料，以光伏效應而產(chǎn)生電壓形成電流。有機太陽(yáng)能電池按照半導體的材料可以分為單質(zhì)結結構、pn異質(zhì)結結構和染料敏化納米晶結構。
根據有關(guān)調查數據，有機太陽(yáng)能電池的成本平均只有硅太陽(yáng)能電池的10%--20%；然而，目前市場(chǎng)上的有機太陽(yáng)能電池的光電轉換效率最高只有10%，這是制約其全面推廣的主要問(wèn)題。因此，如何提高光電轉換率是今后應該解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

4、敏化納米晶太陽(yáng)能電池

　　染料敏化TiO2太陽(yáng)電池實(shí)際上是一種光電化學(xué)電池。1991年，瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院（EPFL）的Michael Gr?tzel 教授領(lǐng)導的研究小組用廉價(jià)的寬帶隙氧化物半導體TiO2制備成納米晶薄膜，薄膜上吸附大量羧酸-聯(lián)吡啶Ru（II）的配合物的敏化染料，并選用含氧化還原 電對的低揮發(fā)性鹽作為電解質(zhì)，研制成一種稱(chēng)為染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池 。
　　納米晶TiO2太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10%以上，制作成本僅為硅太陽(yáng)電池的 1/5～1/10，壽命能達到20年以上。但此類(lèi)電池的研究和開(kāi)發(fā)剛剛起步，估計不久的將來(lái)會(huì )逐步走上市場(chǎng)。

5、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池

　　以有機聚合物代替無(wú)機材料是剛剛開(kāi)始的一個(gè)太陽(yáng)能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來(lái)源廣泛，成本低等優(yōu)勢，從而對大規模利用太陽(yáng)能，提供廉價(jià)電能具有重要意義。
　　以有機材料制備太陽(yáng)能電池的研究?jì)H僅剛開(kāi)始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無(wú)機材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品，還有待于進(jìn)一步研究探索。